JP3868644B2

JP3868644B2 - Heat exchanger for recovering waste heat from water heaters

Info

Publication number: JP3868644B2
Application number: JP35835398A
Authority: JP
Inventors: 正徳榎本; 新悟木村; 祐明秋葉; 昭久大友; 正久上西; 範雄谷畑; 昇大友
Original assignee: Atago Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Atago Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: JP2000146304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、強制燃焼式の給湯機の排気路中に組み込み、燃焼排気に含まれる廃熱の回収を図る給湯機の廃熱回収用熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
給湯機などのガス燃焼器具において、ファンにより燃焼空気を供給する強制燃焼式のものが普及している。これは、ガスバーナへ燃焼空気を強制的に供給し、機器の高能力化と小型化とを図るものである。こうした強制燃焼式の給湯機において、熱交換器の下流の排気路中に廃熱回収用熱交換器を組み込み、廃熱を回収して熱効率の向上と排気の低温下とを図ることが提案されている。
【０００３】
図４は、この廃熱回収用熱交換器を組み込んだ給湯機の全体構成図である。この給湯機において、燃焼空気の給気路１に、吸込口２ａから吸引した燃焼空気を送風するファン２が取り付けられ、ガスバーナ３は、この送風空気の一部を可燃ガスとともにバーナ体内に吸引して燃焼する。熱交換器は、受熱管の外周に多数のフィンを固着した交換器本体４を、内胴５の上部に載置して構成され、内胴５の内部で燃焼室を形成するとともに、内胴５の冷却と交換器本体４の前段での予熱とを図るため、内胴５の外周面に予熱管６が巻装されている。そして、熱交換器から排気口９に至る排気路７中に廃熱回収用熱交換器８が設けられている。
【０００４】
この給湯機に供給される給水は、最初に廃熱回収用熱交換器８に供給された後、予熱管６から交換器本体４へ供給される。したがって、廃熱回収用熱交換器８で、排気路７を通過する燃焼排気中の廃熱によって予め加熱され、一方、燃焼排気は廃熱が回収されて低温化され、排気口９から排出される。このように、廃熱回収用熱交換器８で燃焼排気に含まれる廃熱を回収することにより、器具の熱効率の向上を図るとともに、器具外に放出される排気を低温化することができ、二百度以上の燃焼排気を百度以下まで低下させることが可能であり、省エネルギーや環境問題の観点からも有益な手段である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
こうした廃熱回収用熱交換器８は高温の排気路７中に介設され、燃焼排気は低温下して結露を生じ、硝酸系化合物等を含む浸食性のドレインが廃熱回収用熱交換器８に付着し、このドレインは、廃熱回収用熱交換器８の底部に設けたトレイ１０で集めて無害化処理を施す必要がある。受熱管及びフィンの素材として熱交換器の一般的金属素材である銅材は、このドレインに容易に浸食されるために用いることができず、燃焼排気に接触して廃熱を吸収する部分には、銅材に代わり、アルミやステンレス鋼などのドレインに対して耐食性を持つ素材を用いることが必要とされる。しかし、これらの代替素材は溶接による接合が困難であり、廃熱回収用熱交換器の製作コストが高価になるとともに、アルミは、常時通水される給湯管として用いるには不適であるなどの課題がある。
【０００６】
この発明は、これらの課題を解決するこを目的とするもので、給湯機の排気路７中に組み込む廃熱回収用熱交換器８を、燃焼排気に接触する部分に耐食性の素材を用いて形成し、ドレインによる浸食を防止するとともに、この耐食性素材の接合を溶接に代わる接合手段を用い、生産性の向上で製作コストの低減を図ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、この発明の給湯機の廃熱回収用熱交換器は、アルミ材の切削加工で、貫通孔の外周面に多数のフィン山を形成したフィンチューブを所定の全長に形成し、ステンレス製側板の間にフィンチューブを複数並置し、フィンチューブの貫通孔内に銅製の通水管を挿通し、通水管の端末部を側板の開孔から突出する。このフィンチューブの端末管状部の外周面に一端側を当接し、開孔周縁のバーリング縁内に他端側を挿入したステンレス製保護管を、通水管の外周に設け、通水管を拡管加工し、通水管、保護管、フィンチューブ及び側板を一体に接合する。そして、銅製のＵ字管をろう付けして端末部を接続するものである。
【０００８】
以上の構成の給湯機の廃熱回収用熱交換器を給湯機の排気路中に組み込めば、燃焼排気に接触する部分には、アルミ又はステンレス鋼の耐食性素材が用いられ、ドレインによる浸食を防止することが可能となる。また、通水管を拡管する塑性加工で、通水管、保護管、フィンチューブ及び側板が一体に接合され、耐食性素材の接合に溶接やビス止め等の手段が一切不要で製作作業性に優れるとともに、Ｕ字管及び通水管が銅製であるからろう付け接合性に優れ、生産性の向上で製作コストの低減を図ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
図１から３はこの発明の具体的実施例で、上記全体構成図の排気路中に組み込む廃熱回収用熱交換器である。この廃熱回収用熱交換器において、アルミ材の切削加工で、軸心に貫通孔２２を形成するとともに、この貫通孔２２の外周面に多数のフィン山２１を形成したアルミ製フィンチューブ２０が所定の全長に形成されている。
【００１０】
フィンチューブ２０は、ステンレス製側板３０の間に複数並置され、各貫通孔２２内に銅製の通水管２３が挿通されている。通水管２３の端末部２３ａは側板３０に開設した開孔３１から突出され、銅製のＵ字管２５を接合して隣接した端末部２３ａが接続され、通水管２３内を流通する給湯通路を形成して廃熱回収用熱交換器が構成される。
【００１１】
この廃熱回収用熱交換器の製作は、次の工程で行われる。
貫通孔２２に通水管２３を挿通し、フィンチューブ２０の端末管状部２０ａに連続するように、ステンレス製保護管２７で通水管２３の外周面を覆う。この保護管２７は、端末管状部２０ａの外周面に一端側を当接し、開孔３１周縁のバーリング縁３１ａ内に他端側を挿入して通水管２３の外周に設けられる。以上の状態にセットし、通水管２０を軸心からラジアル方向へ加圧する拡管加工を施し（図３参照）、通水管２３、保護管２７、フィンチューブ２０及び側板３０を同時に連結・接合して一体化する。そして、Ｕ字管２５を端末部２３ａ内に挿入してろう付けし、端末部２３ａを接続する。Ｕ字管２５及び通水管２３が銅製であるからろう付け接合性は良好であり、こうして通水管２３が連通される。この廃熱回収用熱交換器は、このように通水管２３の拡管加工とＵ字管２５のろう付けで製作され、側板３０を排気路に固定して給湯機の排気路中に組み込まれる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の給湯機の廃熱回収用熱交換器は、アルミ材の切削加工で形成したフィンチューブ２０の貫通孔２２に、銅製の通水管２３を挿通して二重管構造とし、フィンチューブ２０をステンレス製側板３０の間に複数並置し、ステンレス製保護管２７を通水管２３の外周に設けて構成したので、給湯機の排気路中に組み込めば、燃焼排気に接触する部分にはアルミ及びステンレス鋼の耐食性素材が用いられ、ドレインによる浸食を防止し、耐久性の向上を図ることができる。
【００１３】
また、この発明の給湯機の廃熱回収用熱交換器は、通水管２３を拡管する塑性加工で、通水管２３、保護管２７、フィンチューブ２０及び側板３０の主要部材を一度に一体化することができ、耐食性素材の接合に溶接やビス止め等の手段が一切不要であるから製作作業性に優れるとともに、Ｕ字管２５及び通水管２３が銅製であるからろう付け接合性に優れるものである。このように、拡管加工と一度のろう付け工程で製作されるので生産性に極めて優れ、製作コストの低減を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の斜視図。
【図２】フィンチューブの端末部の斜視図。
【図３】製作工程を示す要部の断面図。
【図４】廃熱回収用熱交換器を組み込んだ給湯機の全体構成図。
【符号の説明】
２０フィンチューブ
２０ａ端末管状部
２１フィン山
２２貫通孔
２３通水管
２３ａ端末部
２５Ｕ字管
２７保護管
３０側板
３１開孔
３１ａバーリング縁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger for recovering waste heat of a hot water heater that is incorporated in an exhaust passage of a forced combustion hot water heater to recover waste heat contained in combustion exhaust gas.
[0002]
[Prior art]
In a gas combustion appliance such as a water heater, a forced combustion type in which combustion air is supplied by a fan is widespread. This is to forcibly supply combustion air to the gas burner to increase the capacity and size of the equipment. In such forced combustion water heaters, it has been proposed to incorporate a heat exchanger for waste heat recovery into the exhaust path downstream of the heat exchanger to recover waste heat and improve thermal efficiency and lower exhaust temperature. ing.
[0003]
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a water heater incorporating this waste heat recovery heat exchanger. In this water heater, a fan 2 for blowing the combustion air sucked from the suction port 2a is attached to the air supply passage 1 for the combustion air, and the gas burner 3 sucks a part of the blown air into the burner body together with the combustible gas. And burn. The heat exchanger is configured by placing the exchanger body 4 having a large number of fins fixed to the outer periphery of the heat receiving tube on the upper portion of the inner cylinder 5, forming a combustion chamber inside the inner cylinder 5, and A preheating pipe 6 is wound around the outer peripheral surface of the inner cylinder 5 in order to cool the heater 5 and to preheat the front body of the exchanger body 4. A waste heat recovery heat exchanger 8 is provided in the exhaust path 7 from the heat exchanger to the exhaust port 9.
[0004]
The water supplied to the water heater is first supplied to the waste heat recovery heat exchanger 8 and then supplied from the preheating pipe 6 to the exchanger body 4. Accordingly, the waste heat recovery heat exchanger 8 is preheated by the waste heat in the combustion exhaust gas that passes through the exhaust passage 7, while the combustion exhaust gas is recovered from the waste heat, cooled down, and discharged from the exhaust port 9. The Thus, by recovering the waste heat contained in the combustion exhaust with the waste heat recovery heat exchanger 8, it is possible to improve the thermal efficiency of the instrument and to lower the temperature of the exhaust discharged outside the instrument, It is possible to reduce the combustion exhaust of two hundred degrees or more to one hundred degrees or less, which is a useful means from the viewpoint of energy saving and environmental problems.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Such a heat exchanger 8 for recovering waste heat is interposed in a high-temperature exhaust passage 7, and the combustion exhaust is reduced in temperature to cause dew condensation, and an erodible drain containing a nitric acid compound or the like is a heat exchanger for waste heat recovery It is necessary to collect the drain on the tray 10 provided at the bottom of the waste heat recovery heat exchanger 8 and to make it harmless. Copper material, which is a common metal material of heat exchangers, is used as a material for heat receiving tubes and fins, and can not be used because it is easily eroded by this drain. It is necessary to use a material having corrosion resistance to the drain such as aluminum or stainless steel instead of the copper material. However, these alternative materials are difficult to join by welding, and the production cost of the waste heat recovery heat exchanger is high, and aluminum is unsuitable for use as a hot water supply pipe that is constantly passed. There are challenges.
[0006]
The present invention aims to solve these problems. The heat exchanger 8 for recovering waste heat incorporated in the exhaust passage 7 of the hot water heater is made of a corrosion-resistant material in a portion in contact with the combustion exhaust. formed, thereby preventing the erosion due to the drain, using a bonding an alternative to welding the bonding of the corrosion-resistant material, it is an object to reduce the manufacturing cost increase productivity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the heat exchanger for recovering waste heat of a hot water heater according to the present invention forms a fin tube having a large number of fins formed on the outer peripheral surface of the through hole to a predetermined overall length by cutting an aluminum material. A plurality of fin tubes are juxtaposed between the stainless steel side plates, a copper water pipe is inserted into the through hole of the fin tube, and a terminal portion of the water pipe protrudes from the opening of the side plate . A stainless steel protective tube with one end in contact with the outer peripheral surface of the end tubular portion of the fin tube and the other end inserted into the burring edge at the periphery of the hole is provided on the outer periphery of the water conduit, and the water conduit is expanded. The water pipe, protective pipe, fin tube and side plate are joined together. And a copper U-shaped pipe is brazed and a terminal part is connected.
[0008]
If a heat exchanger for waste heat recovery of a water heater with the above configuration is incorporated in the exhaust passage of the water heater, the corrosion contact material of aluminum or stainless steel is used for the part that contacts the combustion exhaust, preventing erosion by the drain It becomes possible to do. In addition, with plastic working to expand the water pipe, the water pipe, protective pipe, fin tube and side plate are joined together, and there is no need for welding or screwing etc. to join the corrosion resistant material, and it is excellent in production workability, Since the U-shaped pipe and the water pipe are made of copper, the brazing jointability is excellent, and the production cost can be reduced by improving the productivity.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
FIGS. 1 to 3 show a specific embodiment of the present invention, which is a waste heat recovery heat exchanger incorporated in the exhaust passage of the overall configuration diagram. In this heat exchanger for waste heat recovery, an aluminum fin tube 20 in which a through hole 22 is formed in the shaft center and a large number of fin ridges 21 are formed on the outer peripheral surface of the through hole 22 by cutting an aluminum material. It is formed to a predetermined overall length.
[0010]
A plurality of fin tubes 20 are juxtaposed between the side plates 30 made of stainless steel, and a water pipe 23 made of copper is inserted into each through hole 22. Terminal portion 23a of the water pipe 23 is protruded from the open holes 31 opened in the side plate 30, adjacent the terminal portion 23a is connected by joining the copper U-tube 25, a hot water supply passage flowing through the water pipe 23 A waste heat recovery heat exchanger is formed.
[0011]
The heat exchanger for waste heat recovery is manufactured in the following steps.
The water pipe 23 is inserted into the through hole 22, and the outer peripheral surface of the water pipe 23 is covered with a stainless protective pipe 27 so as to be continuous with the terminal tubular portion 20 a of the fin tube 20. The protective tube 27 is provided on the outer periphery of the water conduit 23 with one end abutting on the outer peripheral surface of the terminal tubular portion 20 a and the other end inserted into the burring edge 31 a at the periphery of the opening 31. Set in the above-mentioned state, pipe expansion processing is performed to pressurize the water pipe 20 in the radial direction from the axis (see FIG. 3), and the water pipe 23, the protective pipe 27, the fin tube 20 and the side plate 30 are connected and joined simultaneously Integrate. Then, the U-shaped tube 25 is inserted into the terminal portion 23a and brazed to connect the terminal portion 23a. Brazing property because the U-tube 25 and water flow tube 23 made of copper is good, thus the water pipe 23 is communicated. This waste heat recovery heat exchanger is manufactured by expanding the water pipe 23 and brazing the U-shaped pipe 25 as described above, and is assembled into the exhaust path of the water heater by fixing the side plate 30 to the exhaust path.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, the heat exchanger for waste heat recovery of a water heater of the present invention has a double pipe structure by inserting the copper water pipe 23 into the through hole 22 of the fin tube 20 formed by cutting aluminum material. the finned tube 20 a plurality of juxtaposed between stainless plates 30, since the stainless steel protective tube 27 which is configured by providing the outer periphery of the water flow pipe 23, be incorporated in an exhaust path of the water heater, to come in contact in the combustion exhaust Corrosion-resistant materials such as aluminum and stainless steel are used for the portion to prevent erosion by the drain and improve durability.
[0013]
Moreover, the heat exchanger for waste heat recovery of the hot water heater of the present invention integrates the main members of the water flow tube 23, the protective tube 27, the fin tube 20 and the side plate 30 at a time by plastic working for expanding the water flow tube 23. it can, those Rutotomoni excellent fabrication workability because means such as welding or screwing the joining of corrosion resistant material is no unnecessary, since the U-shaped tube 25 and water flow pipe 23 is made of copper excellent in brazing properties It is. Thus, since it is manufactured by the pipe expansion process and the brazing process once, the productivity is extremely excellent, and the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a terminal portion of a fin tube.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part showing a manufacturing process.
FIG. 4 is an overall configuration diagram of a water heater incorporating a heat exchanger for waste heat recovery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Fin tube 20a Terminal tubular part 21 Fin crest 22 Through-hole 23 Water pipe 23a Terminal part 25 U-shaped pipe 27 Protection pipe 30 Side plate 31 Opening hole 31a Burring edge

Claims

強制燃焼式の給湯機の排気路中に組み込む給湯機の廃熱回収用熱交換器であって、
アルミ材の切削加工で、貫通孔（２２）の外周面に多数のフィン山（２１）を形成したフィンチューブ（２０）を所定の全長に形成し、ステンレス製側板（３０）の間にフィンチューブ（２０）を複数並置し、貫通孔（２２）内に銅製の通水管（２３）を挿通し、通水管（２３）の端末部（２３ａ）を側板（３０）の開孔（３１）から突出し、
フィンチューブ（２０）の端末管状部（２０ａ）の外周面に一端側を当接し、開孔（３１）周縁のバーリング縁（３１ａ）内に他端側を挿入したステンレス製保護管（２７）を、通水管（２３）の外周に設け、通水管（２３）を拡管加工し、通水管（２３）、保護管（２７）、フィンチューブ（２０）及び側板（３０）を一体に接合し、
銅製のＵ字管（２５）をろう付けして端末部（２３ａ）を接続した給湯機の廃熱回収用熱交換器。A heat exchanger for recovering waste heat of a water heater to be incorporated in an exhaust passage of a forced combustion type water heater,
A fin tube (20) having a large number of fins (21) formed on the outer peripheral surface of the through hole (22) is formed to a predetermined overall length by cutting an aluminum material, and the fin tube is formed between the stainless steel side plates (30). A plurality of (20) are juxtaposed, the copper water pipe (23) is inserted into the through hole (22), and the terminal part (23a) of the water pipe (23) is projected from the opening (31) of the side plate (30). ,
A stainless steel protective tube (27) having one end in contact with the outer peripheral surface of the terminal tubular portion (20a) of the fin tube (20) and the other end inserted into the burring edge (31a) at the periphery of the opening (31). , Provided on the outer periphery of the water pipe (23), expanding the water pipe (23), integrally joining the water pipe (23), the protective pipe (27), the fin tube (20) and the side plate (30),
A heat exchanger for waste heat recovery of a water heater in which a copper U-shaped pipe (25) is brazed and a terminal portion (23a) is connected.